Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik I²C galvanisch trennen


von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

Hallo,
das Thema wurde schon einige Male besprochen. Für mein Verständnis 
leider etwas unzureichend.

Wie der Betreff schon sagt: ich möchte den I²C Bus galvanisch trennen.

Grund: eine Schaltung mit einem ATmega88 misst Spannungen, arbeitet 
diese auf und soll sie an meinen Raspberry Pi über den I²C schicken.
Aus Sicherheitsgründen möchte ich den BUS galvanisch trennen.

Die beiden Systeme sind direkt auf einer Platine.

Ich habe mich nun etwas zum P82B96 belesen.
Dieser ist ja eigentlich dafür gemacht, um weite Entfernungen zu 
überbrücken. Weiterhin brauch ich gleich 2 dieser Teile.

Meine Frage:
könnte man mit einem geeigneten ADuM (z.B. der 1410) arbeiten?

Oder gibt es andere Möglichkeiten?

von Mark (Gast)


Lesenswert?


von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

Die bidirektionalen ADuM Chips, haben aber alle kein integrierten DC to 
DC Converter, wie z.B. der ADuM 5401
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADuM5401_5402_5403_5404.pdf

d.h. das Vcc und GND nicht getrennt werden, oder?

von Wilhelm F. (Gast)


Lesenswert?

Gäst_5 schrieb:

> Wie der Betreff schon sagt: ich möchte den I²C Bus galvanisch trennen.

Bei den Erfindern von I2C Philips/NXP gibts dazu bestimmt Application 
Notes. Wo genau, weiß ich nicht, einen Link habe ich nicht parat. Aber 
mir begegnete da schon sowas beiläufig am Rande, was auch ohne 
Spezialbauteile geht. Standard-Optokoppler?

von Bernd (Gast)


Lesenswert?

Gäst_5 schrieb:
> Die bidirektionalen ADuM Chips, haben aber alle kein integrierten DC to
> DC Converter, wie z.B. der ADuM 5401
> 
http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ADuM5401_5402_5403_5404.pdf
>
> d.h. das Vcc und GND nicht getrennt werden, oder?

Die ADUMs von AD sind grundsätzlich ziemlich toll.
Von den ADUMs mit integrierten DC/DC-Wandlern würde ich aber einen 
ziemlich großen Bogen machen. EMV-mäßig kotzen dir die Dinger alles zu.

Wenn du also vermeiden willst, dass du mit deinem Kopf Dellen in die 
EMV-Kammer schlägst, so solltest du die Spannungsversorgung diskret über 
einen kleinen Sperrwandler realisieren.

von Spess53 (Gast)


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Hi

>Wo genau, weiß ich nicht, einen Link habe ich nicht parat. Aber
>mir begegnete da schon sowas beiläufig am Rande, was auch ohne
>Spezialbauteile geht. Standard-Optokoppler?

Im Anhang S.17.

MfG Spess

von Arc N. (arc)


Lesenswert?


von AHED (Gast)


Lesenswert?

Die Schaltung bzgl. des diskreten Aufbaus mit digitalen Isolator-Kanälen 
wird hier beschrieben:


AN375, “DESIGN CONSIDERATIONS FOR ISOLATING AN I2C BUS OR SMBUS”,
Silabs, 
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/an375.pdf


SLYT403, “Designing an isolated I2C Bus® interface by using digital 
isolators”, Texas Instruments, 
http://www.ti.com/lit/an/slyt403/slyt403.pdf



AN352, “LOW-COST, HIGH-SPEED I2C ISOLATION WITH DIGITAL ISOLATORS”,
Silabs, 
http://www.silabs.com/Support%20Documents/TechnicalDocs/an352.pdf


Nutze das selber so mit einem zusätzlichen isolierten 5V zu 5V Netzteil 
um entfernte I2C-Sensoren an einen Kontroller anzubinden.

von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

Vielen Dank für die vielen Antworten.

Am besten gefällt mir der ADuM 1250.

Dieser trennt leider nicht GND und Vcc.
Allerdings habe ich bereits einen ADuM 6401 verbaut, der den UART Bus 
galvanisch trennt. Dieser hat einen DC to DC Converter.
(Schaltung soll über UART sowie I²C mit RaspberryPi verbunden werden)

Könnte ich nun also VDD2 und GND2 am ADuM 1250 einfach offen lassen und 
das vom 6401 nutzen?

von Timm T. (Gast)


Lesenswert?


von Leon W. (leon)


Lesenswert?

Je nach Geschwindigkeit 08/15 Optokoppler?

von John-eric K. (mockup)


Lesenswert?

Wie wäre es mit dem SI8405
UART + I²C
den gibt es auch nur mit I²C oder UART. Fangen alle mit SI84xx an.

Den nutze ich.
Als Spannungsversorgung der Sekundärseite ein Sperrwandler mit Max253

von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

> Wie wäre es mit dem SI8405
> UART + I²C
> den gibt es auch nur mit I²C oder UART. Fangen alle mit SI84xx an.
>
> Den nutze ich.
> Als Spannungsversorgung der Sekundärseite ein Sperrwandler mit Max253

Das hört sich erstmal ganz gut an. An eine komplett integrierte Lösung 
wäre ich auch sehr interessiert.

Diese Sperrwandler, im meinem Fall wohl ein Hochsetzsteller, da das 
Spannungsmessmodul mit 5 V und der RaspberryPi bekanntlicher weise mit 
3,3 V läuft, stören doch erheblich, oder?

von eProfi (Gast)


Lesenswert?

Warum nimmst Du nicht eine galvanisch getrennte serielle Verbindung 
(RS232-TTL)?

von Klaus R. (klara)


Lesenswert?

Hallo Gäst_5,
hier im Thread wurde die application_note AN10364.pdf von nxp empfohlen.
Unter "4. Achieving higher opto-coupled bus speeds: 100 kHz" und "5. 
Opto-couplers for 400 kHz" werden zwei Top Lösungen vorgestellt. Ich 
selber habe die Variante unter 4. mit dem 6N137 verwendet.
Ich würde sagen, für einen I2C-Bus gibt es nichts besseres, zumindest 
nicht in dieser Preislage. Und Du kannst eine 100%-ige galvanische 
Trennung einrichten.
Also, ich würde an deiner Stelle nicht herumprobieren.
Gruss Klaus.

von John-eric K. (mockup)


Lesenswert?

Gäst_5 schrieb:
> Diese Sperrwandler, im meinem Fall wohl ein Hochsetzsteller, da das
> Spannungsmessmodul mit 5 V und der RaspberryPi bekanntlicher weise mit
> 3,3 V läuft, stören doch erheblich, oder?

Also bei mir ist besagte Konfiguration in zwei medizinischem Gerät im 
Einsatz und es ist ohne Probleme durch den EMV-Test gekommen. 
Ordentliches Layout natürlich voraus gesetzt.

Klaus Ra. schrieb:
> Hallo Gäst_5,
> hier im Thread wurde die application_note AN10364.pdf von nxp empfohlen.
> Unter "4. Achieving higher opto-coupled bus speeds: 100 kHz" und "5.
> Opto-couplers for 400 kHz" werden zwei Top Lösungen vorgestellt. Ich
> selber habe die Variante unter 4. mit dem 6N137 verwendet.
> Ich würde sagen, für einen I2C-Bus gibt es nichts besseres, zumindest
> nicht in dieser Preislage. Und Du kannst eine 100%-ige galvanische
> Trennung einrichten.
> Also, ich würde an deiner Stelle nicht herumprobieren.
> Gruss Klaus.

Ich habe die AN nur überflogen, wenn ich das aber Richtig sehe brauchst 
du dabei ein paar Bauelemente mehr, der SI8405 ist eine 1-Chip Lösung 
und kann 1,7MHz. und die geforderten 5V kann er auch.

Gruß
John-Eric

von Wusel D. (stefanfrings_de)


Lesenswert?

Ich habe mir (nur) den Ansatz von Silabs angesehen. Eine raffinierte 
Schaltung ist das, Hut ab!

von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

weiß jemand wo ich diesen SI8405 kaufen kann?

von John-eric K. (mockup)


Lesenswert?


von Gäst_5 (Gast)


Lesenswert?

Um das Thema nochmal aufzugreifen, der SI8405 scheint mir die
Eierlegende-Woll-Milch-Sau zu sein.

Ich habe 2 bidirektionale Kanäle für den I²C Bus (SDA, SCL),
sowie 2 unidirektionale Kanäle für den UART (TX, RX).

Weiterhin hab ich es auch so verstanden, dass Vcc und GND ebenfalls 
galvanisch getrennt werden, der hab ich das falsch dem Datenblatt 
entnommen?

Ich spiele nun mit dem Gedanken diesen Chip zu verwenden und auf den 
ADuM zu verzichten.

Gibt es Argumente die dagegen sprechen, oder eventuell bekannte Probleme 
mit dem Chip?


beste Grüße

von Jörg S. (joerg-s)


Lesenswert?

Gäst_5 schrieb:
> Am besten gefällt mir der ADuM 1250.
> Dieser trennt leider nicht GND und Vcc.
Wo wird da was nicht getrennt?

Beide Seiten sind vollkommen galvanisch getrennt. Sonst würde das ganze 
Teil ja keinen Sinn machen.

Setze ich übrigens in meinem Dimmer ein:
http://www.see-solutions.de/projekte/2007_02%20sch_2.pdf

von Bernd S. (bernds1)


Lesenswert?

Jörg S. schrieb:
>
> Beide Seiten sind vollkommen galvanisch getrennt. Sonst würde das ganze
> Teil ja keinen Sinn machen.
>
> Setze ich übrigens in meinem Dimmer ein:
> http://www.see-solutions.de/projekte/2007_02%20sch_2.pdf

Mir ist da beim Anschauen etwas aufgefallen:

SDA und SCL trennst du galvanisch von der Schaltung, und mit der Phase 
der Netzspannung gehst du über 2 Widerstände direkt auf den Prozessor? 
Das nenne ich mal konsequent... :-))

Oder ist das keine Netzspannung, sondern Kleinspannung?
Könnte auch sein, daß sie über einen Trenntrafo kommt.

Habe ich was übersehen?

Gruß Bernd

von Jörg S. (joerg-s)


Lesenswert?

Natürlich kommt das direkt vom Netz, sonst bräuchte ich die galvanische 
Trennung vom I2C (Dimmersteuerung) ja nicht :)

von Bernd S. (bernds1)


Lesenswert?

Jörg S. schrieb:
> Natürlich kommt das direkt vom Netz, sonst bräuchte ich die galvanische
> Trennung vom I2C (Dimmersteuerung) ja nicht :)

Ach so rum meinst du das. Okay, dann liegt die gesamte Schaltung auf 
Netzpotential und I²C wird getrennt. Ja, wenn alles ordentlich isoliert 
ist, könnte man das schon machen.
Ich hab's bis jetzt immer so gemacht, daß ich einen kleinen Trafo (für 
den Dimmer reicht ja ein Winzling) genommen habe, der drei Sachen auf 
einmal macht:
- Netz-Trennung
- Versorgung der Schaltung (z.B. +5V)
- Sekundärseitig die Bereitstellung des Nulldurchgangs

Damit habe ich die gesamte Schaltung spannungsfrei (also 
Netzspannungsfrei) und muß mir keine Gedanken machen. Auch, wenn ich mal 
im Betrieb was messen will.

Ok, aber das nur nebenbei. Eigentlich gings ja um die Trennung vom 
I²C...

Gruß Bernd

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.